Европа, развитие климатического обслуживания для энергетического сектора

Для этого нужно не только сделать саму энергетическую инфраструктуру более устойчивой, но также разрабатывать инструменты и решения, чтобы лучше прогнозировать и смягчать риски, связанные с климатом. В последние годы Европейская комиссия (ЕК) инвестировала средства в целый ряд инициатив, включая научные исследования, проекты и инновационную деятельность, которые поддерживают развитие климатического обслуживания для энергетического сектора.

Спрос на энергию для непромышленных целей, особенно в странах, расположенных в средних широтах, в первую очередь обусловлен изменениями температуры, облачности и ветра. Экстремальная погода также ощутимо влияет на энергетический сектор, причиняя ущерб энергосетевому оборудованию. Опора линии электропередачи, которая упала на землю в северной части Испании в период суровой зимы 2010 г., показала, насколько уязвимым может быть оборудование к воздействию явлений, которые выходят за рамки расчетного диапазона.

Непростое взаимодействие между энергетическим оборудованием и погодой еще более усложняется в связи с изменением климата. Любое изменение климатических характеристик неизбежно влияет на допущения, принятые в процессе выявления и оценки возможных рисков, связанных с окружающей средой, которым подвергается конкретный тип оборудования. Перед всей инфраструктурой – от нефтепроводов, построенных на тающей вечной мерзлоте, до гидроэлектростанций, водохранилища которых никогда не заполняются до отказа, – низкочастотная изменчивость климата и его долгосрочные изменения ставят новые сложные задачи, к

решению которых энергетический сектор еще не полностью готов.

Проектирование энергетической сети, способной справиться с неожиданным избытком или недостатком энергии, является сложной задачей, решение которой должно основываться на наилучших имеющихся знаниях о будущих климатических условиях. Торговцы энергией и специалисты-энергетики используют статистические средства и технологии больших данных для решения этих задач. В случае дальнейшего создания комплектов высококачественных данных наблюдений и выпуска специализированных прогнозов климата имеется потенциал для существенного повышения способности энергетического сектора справиться с этими задачами.

Инициативы ЕК в области климатического обслуживания часто направлены на развитие экспериментального обслуживания, прототипов и предэксплуатационных средств. Ожидается, что они позволят накопить полезный опыт и обеспечат средства для развития общества, устойчивого к воздействию климата.    

EUPORIAS

EUPORIAS – это исследовательский проект, финансируемый посредством 7-й Рамочной программы ЕК. В рамках этого проекта было создано несколько прототипов климатического обслуживания, которые направлены на удовлетворение потребностей конкретных секторов в сезонном временном масштабе. Несмотря на то, что воздействие изменения климата не ощущается непосредственно в сезонном временном масштабе, разработка методик управления, которые учитывают изменчивость климата, может быть одним из эффективных путей повышения устойчивости к воздействию изменения климата в энергетическом секторе. В рамках EUPORIAS для энергетического сектора был разработан отдельный прототип под названием RESILIENCE (устойчивость). 

Проект RESILIENCE касается производства ветровой энергии и обеспечивает сезонные прогнозы скорости ветра в будущем в глобальном масштабе. Его цели предусматривают повышение осведомленности о последних достижениях в области сезонного прогнозирования климата, разработку средств для удовлетворения потребностей конкретных пользователей и реализацию эффективного решения для визуализации вероятностной информации. Проект сконцентрирован на оценке среднего состояния ветра в регионах с большим количеством установок ветроэнергетической инфраструктуры.

Прототип RESILIENCE использует прогнозы скорости ветра на высоте десять метров системы оперативного сезонного прогнозирования (Системы 4) Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ЕЦСПП), основанной на полностью совмещенной глобальной модели климата. Прогнозы проверяются путем сопоставления с данными приземной скорости ветра из комплекта ERA-Interim.

Не меньше внимания было уделено научным аспектам адаптации последующей обработки и калибровки данных к потребностям энергетического сектора и графическому представлению вероятностных прогнозов в формате, который понятен и привлекателен для пользователей. Прототип предназначен для двух основных групп пользователей: торговцев энергией, которые в своих операциях не ограничиваются рамками прогнозов с расширенным сроком, и операторов ветровых электростанций, которые хотят оценить ожидаемую прибыль на инвестиции и спланировать работы по техническому обслуживанию в периоды, когда затраты и потеря доходов минимизированы. Наиболее ощутимым результатом является проект UKKO, т. е. карта мира с наложением данных, предназначенная для того, чтобы дать возможность пользователям быстро обнаружить закономерности и тренды будущего состояния ветра и на их основе перейти к подробному распределению прогнозов на региональном уровне. UKKO – это совместный проект инновационной лаборатории «Future Everything», компании BSC и Метеорологического бюро, выполняемый в рамках EUPORIAS.

Климатическое обслуживание в рамках программы Copernicus

Чтобы повысить устойчивость общества к воздействию климата, Европейская комиссия создала Copernicus Climate Change Service (C3S) (Служба изменения климата программы Copernicus) для развития рынка климатического обслуживания в Европе. Используя свою секторальную информационную систему, C3S создает экспериментальные проекты, ориентированные на удовлетворение потребностей конкретных пользователей. Два из семи проектов C3S, получивших финансирование осенью 2016 г., направлены на разработку средств для энергетического сектора.

Первый проект показывает при поддержке университета Восточной Англии и субподрядчиков, как различные сочетания энергоресурсов в Европе могли бы удовлетворить спрос во временных масштабах в диапазоне от следующего сезона до следующих десятилетий. Его основная задача заключается в разработке демонстратора климатического обслуживания, включающего комплекс инструментов. Комплекс инструментов включает интерактивный веб-интерфейс, который позволит пользователям оценить, как производство энергии и спрос изменятся с учетом связанных с климатом факторов в конкретных районах на основе энергетических сценариев, предоставляемых в рамках проекта e-Highway2050. С помощью средств визуализации будут показаны профили предложения энергии и спроса на энергию и дана информация для анализа работы энергетической системы во время «средних» и «экстремальных» погодных условий на уровне страны и региона.

Другой проект выполняется в рамках совместных усилий между центрами климатических исследований и обслуживания и специалистами-энергетиками при координации C3S

Прогнозы скорости ветра Системы 4 ЕЦСПП. Цвет и направление глифов показывают сезонный прогноз в данной местности. Ширина глифов показывает среднюю скорость ветра на предстоящий сезон. Затененность позволяет оценить оправдываемость прогноза, полученную с помощью упорядоченной вероятности оправдываемости. Районы без глифов – это районы, где прогнозы климата не дают дополнительной информации к тому, что показывают средние климатологические величины. Пользователь может видеть исторические ряды данных о скорости ветра (внизу слева) и прогнозы на будущее в форме вероятностного конуса (внизу справа).

 

совместно с Комиссией по атомной энергии. Цель проекта заключается в том, чтобы разработать десять связанных с энергетикой общеевропейских индикаторов климатических трендов и изменчивости с обеспечением их согласованности для всех секторов.  Это поможет пользователям оценить и спрогнозировать уязвимость их инфраструктуры к воздействию экстремальных климатических явлений в предстоящие десятилетия. Система визуализации проекта, которая должна быть введена в действие в конце 2017 г., обеспечит простые статистические данные и синтезированные или усовершенствованные комплекты данных о климатических переменных и энергетические индикаторы, а также информацию, документацию и отчеты об оценке продукции.

Ни одна из этих инициатив в одиночку не сможет оснастить энергетический сектор всеми инструментами, чтобы противостоять связанным с климатом угрозам; однако эти прототипы обслуживания и демонстраторы активизируют усилия и создают необходимые основы, которые могут послужить для развития других инициатив. Недавнее утверждение энергетического сектора в качестве репрезентативного примера для Глобальной рамочной основы для климатического обслуживания обосновывает необходимость этих экспериментов и поддерживает дальнейшее развитие климатического обслуживания, чтобы удовлетворить потребности энергетического сектора и повысить его возможности.  

Автор: Карло Бонтемпо, Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ЕЦСПП)